JP2009036129A - Controller of internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、パイロット噴射の後にメイン噴射を行う燃料噴射制御が可能な内燃機関の制御装置に関し、特に、パイロット噴射量の経時変化を検出する技術に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine capable of fuel injection control in which main injection is performed after pilot injection, and more particularly to a technique for detecting a change in pilot injection amount with time.
従来、例えばNOxの低減等を目的として、パイロット噴射の後に出力形成のためのメイン噴射を行う燃料噴射制御が知られている。この場合、パイロット噴射が的確に行われることが要求されるが、燃料噴射装置における燃料噴射弁等の各装置は、経時変化等によって出力特性が変化し、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量が変化する可能性がある。このため、従来、特許文献1に開示されているように、パイロット噴射量の経時変化を検出する技術が提案されている。 Conventionally, for example, for the purpose of reducing NOx, fuel injection control for performing main injection for generating output after pilot injection is known. In this case, the pilot injection is required to be accurately performed. However, the fuel injection amount of each device such as the fuel injection valve in the fuel injection device is changed by the change over time, and the fuel injection amount injected from the fuel injection valve. May change. For this reason, as disclosed in Patent Document 1, a technique for detecting a change with time of the pilot injection amount has been proposed.
特許文献1では、パイロット噴射の消失でメイン噴射が着火し難いような運転状態に調整し、失火した気筒を検出すると、この気筒の失火が解消するまでパイロット噴射量を漸増させることにより、経時変化によるパイロット噴射量の目標噴射量からのずれ量を検出するようにしている。
しかしながら、特許文献1では、パイロット噴射量の経時変化を検出する際に、燃焼室内の燃焼が失火することを条件としているため、排気に悪影響を及ぼす虞れがある。 However, in Patent Document 1, since it is a condition that the combustion in the combustion chamber misfires when detecting the change with time of the pilot injection amount, there is a possibility that the exhaust gas may be adversely affected.
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、排気に悪影響を及ぼすことなく、経時変化等によるパイロット噴射量の変化を精度良く検出可能とする内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can accurately detect a change in pilot injection amount due to a change over time without adversely affecting exhaust gas. And
このため、本発明の内燃機関の制御装置は、パイロット噴射の後にメイン噴射を行う燃料噴射制御が可能な内燃機関において、パイロット噴射量の目標噴射量からのずれ量を検出する際に、前記パイロット噴射量の変化に対する燃焼状態の変化の度合いが大きいエンジン運転状態に切換えてから、前記燃焼状態に基づいて前記ずれ量を検出する構成としたことを特徴とする。 For this reason, the control device for an internal combustion engine according to the present invention detects the amount of deviation of the pilot injection amount from the target injection amount in an internal combustion engine capable of fuel injection control in which main injection is performed after pilot injection. The shift amount is detected based on the combustion state after switching to an engine operation state in which the degree of change in the combustion state with respect to the change in the injection amount is large.
本発明によれば、失火させることなく燃焼状態に基づいてパイロット噴射量の目標噴射量からのずれ量を検出するので、排気への悪影響を抑制することができる。しかも、パイロット噴射量の変化に対する燃焼状態の変化の度合いが大きいエンジン運転状態に切換えてからパイロット噴射量の目標噴射量からのずれ量の検出を行うので、パイロット噴射量の変化に対する燃焼状態の感度を大きく、ずれ量の検出精度を高めることができる。 According to the present invention, since the amount of deviation of the pilot injection amount from the target injection amount is detected based on the combustion state without misfiring, adverse effects on the exhaust can be suppressed. In addition, since the amount of deviation of the pilot injection amount from the target injection amount is detected after switching to the engine operating state where the degree of change of the combustion state with respect to the change of the pilot injection amount is large, the sensitivity of the combustion state to the change of the pilot injection amount is detected. The detection accuracy of the amount of deviation can be increased.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の内燃機関の制御装置の一実施形態を適用した車両用内燃機関としてのディーゼルエンジンのシステム構成図である。 FIG. 1 is a system configuration diagram of a diesel engine as a vehicle internal combustion engine to which an embodiment of a control device for an internal combustion engine of the present invention is applied.
図1において、エンジン1の吸気通路2の上流に、ターボ過給機3の吸気コンプレッサ3aが配置されている。吸入空気は、前記吸気コンプレッサ3aによって過給された後、インタークーラ4で冷却され、アクチュエータ(図示せず)により駆動される電子制御式吸気絞り弁5を通過した後、吸気マニホールド6を経て各気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、燃料噴射ポンプ7により高圧化されてコモンレール8に送られ、各気筒毎に設けた燃料噴射弁9から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と噴射された燃料とは、ここで圧縮着火により燃焼し、排気は排気マニホールド10を経て排気通路11へ流出する。前記燃料噴射ポンプ7、コモンレール8及び燃料噴射弁9によって、コモンレール式燃料噴射装置が構成される。
In FIG. 1, an
排気マニホールド10へ流出した排気の一部は、EGRガスとして、EGR通路12よりEGRバルブ13を介して吸気マニホールド6へ還流される。排気の残りは、ターボ過給機3の排気タービン3bを通り、これを駆動する。ターボ過給機3は、排気タービン3bのスクロール入口にアクチュエータ14により駆動される可変ノズルを設けた可変容量ターボ過給機であり、エンジンコントロールユニット20(以下、ECU20と称す)により、アクチュエータ14を駆動制御し可変ノズルの開度を制御して所定の過給圧が得られるようになっている。
A part of the exhaust gas flowing out to the
ECU20には、エンジン1の制御のため、エンジン回転速度とクランク角度を検出するクランク角センサ21、アクセル開度検出用のアクセル開度センサ22、エンジン冷却水温検出用の水温センサ23、各気筒毎に配置される筒内圧検出用の筒内圧センサ24及び吸気圧検出用の吸気圧センサ25から、信号が入力される。
In order to control the engine 1, the ECU 20 includes a
ECU20は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射弁9によるメイン噴射及びこれに先立ってなされるパイロット噴射の燃料噴射量及び噴射時期制御のための燃料噴射弁9への燃料噴射指令信号、吸気絞り弁5への開度指令信号、EGRバルブ13への開度指令信号、可変容量ターボ過給機3のアクチュエータ14への可変ノズル開度指令信号等を出力する。
Based on these input signals, the ECU 20 performs a fuel injection command signal to the fuel injection valve 9 for controlling the fuel injection amount and injection timing of the main injection by the fuel injection valve 9 and the pilot injection performed prior thereto, the intake air An opening command signal to the
また、ECU20では、燃料噴射弁9の経時変化によるパイロット噴射での目標噴射量に対する実際の噴射量のずれ量を検出するため、例えば所定の間隔で後述のようなパイロット噴射量検出制御を行う。前記パイロット噴射量検出制御では、パイロット噴射量の変化に対する燃焼状態の変化の度合いが大きいエンジン運転状態に切換え制御してから、燃焼状態の変化に基づいてパイロット噴射量の前記ずれ量を検出するようにしている。 Further, the ECU 20 performs pilot injection amount detection control as described later at predetermined intervals, for example, in order to detect a deviation amount of the actual injection amount with respect to the target injection amount in the pilot injection due to the temporal change of the fuel injection valve 9. In the pilot injection amount detection control, the shift amount of the combustion state with respect to the change of the pilot injection amount is switched to the engine operating state, and then the deviation amount of the pilot injection amount is detected based on the change of the combustion state. I have to.
前記パイロット噴射量検出制御について、以下に詳細に説明する。 The pilot injection amount detection control will be described in detail below.
図2は、ECU20によって実行されるパイロット噴射量検出制御のフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart of pilot injection amount detection control executed by the
S1では、パイロット噴射量判定フラグFp=1か否かを判定し、パイロット噴射量の検出要求が発生したか否かを判断する。前記判定フラグFpは、所定の間隔毎にFp=1にセットされるもので、例えば、車両の走行距離が所定距離に達する度に前記判定フラグFpを、Fp=1にセットする。ここで、判定がYESであればパイロット噴射量検出要求ありと判断してS2に進む。 In S1, it is determined whether or not a pilot injection amount determination flag Fp = 1, and it is determined whether or not a request for detecting a pilot injection amount has occurred. The determination flag Fp is set to Fp = 1 every predetermined interval. For example, the determination flag Fp is set to Fp = 1 every time the traveling distance of the vehicle reaches a predetermined distance. Here, if the determination is YES, it is determined that there is a request for detecting the pilot injection amount, and the process proceeds to S2.
S2では、アクセル開度センサ22からの信号に基づいてアクセル開度が所定値以上減少したか否かを判定する。所定値以上減少したときは判定がYESとなり、S3に進む。
In S2, it is determined based on the signal from the
S3では、例えばアクチュエータ14を駆動制御してターボ過給機3の可変ノズル開度(VN開度)を制御し、吸気圧を低下させて圧縮上死点時の筒内圧力を下げることにより、
パイロット噴射量検出のためのエンジン運転状態へ切換える。これは、図3のタイムチャートにおいて、実線で示すようにアクセル開度(燃料噴射量、トルクに対応する)の低下に対して時間遅れでエンジン回転速度及び吸気圧が低下するので、アクセル開度の減少(トルクの減少)時に、図3の破線で示すように強制的に前記VN開度を調整して吸気圧を強制的に低下させる。図4に示すように、吸気圧が低い条件下では、吸気圧が高い条件下に比べてパイロット噴射量の変化に対して燃焼状態に関連する燃焼パラメータの1つである後述のメイン燃焼の着火遅れ(以下、メイン着火遅れとする)の変化が大きい。従って、吸気圧を強制的に低下させることにより、パイロット噴射量の変化に対する燃焼状態の変化の度合いが大きいエンジン運転状態への切換えを行うのである。これにより、パイロット噴射量の変化に対する燃焼状態の感度が大きくなり、燃焼状態に基づくパイロット噴射量の検出精度を高めることができる。
In S3, for example, the
Switch to the engine operating state for pilot injection amount detection. This is because, in the time chart of FIG. 3, as shown by the solid line, the engine rotation speed and the intake pressure decrease with a time delay with respect to the decrease in the accelerator opening (corresponding to the fuel injection amount and torque). As shown by the broken line in FIG. 3, the VN opening is forcibly adjusted to forcibly reduce the intake pressure. As shown in FIG. 4, the ignition of main combustion, which will be described later, is one of the combustion parameters related to the combustion state with respect to the change in the pilot injection amount under the condition where the intake pressure is low compared with the condition where the intake pressure is high. The change in the delay (hereinafter referred to as main ignition delay) is large. Therefore, by forcibly reducing the intake pressure, switching to the engine operating state in which the degree of change in the combustion state with respect to the change in the pilot injection amount is large is performed. Thereby, the sensitivity of the combustion state with respect to the change of the pilot injection amount is increased, and the detection accuracy of the pilot injection amount based on the combustion state can be increased.
尚、吸気圧の強制低下制御は、VN開度の代わりに吸気絞り弁5の開度(ETC開度)を調整してもよく、また、VN開度とETC開度の両方を併用するようにしてもよい。また、圧縮上死点時の筒内圧力を下げる方法として、吸気圧の代わりに圧縮比を下げるようにしてもよく、吸気圧と圧縮比の両方を下げるようにしてもよい。 In addition, the intake pressure forced lowering control may adjust the opening of the intake throttle valve 5 (ETC opening) instead of the VN opening, and use both the VN opening and the ETC opening together. It may be. Further, as a method of reducing the in-cylinder pressure at the compression top dead center, the compression ratio may be lowered instead of the intake pressure, or both the intake pressure and the compression ratio may be lowered.
S4では、前記エンジン運転状態の切換え制御後における燃焼状態を、当該燃焼状態に関連する燃焼パラメータとして前述のメイン着火遅れの変化に基づいて検出する。具体的には、例えばメイン燃焼の開始時期(燃焼開始クランク角度CAign)を、例えば筒内圧センサ24とクランク角センサ21からの信号に基づいて検出し、メイン着火遅れを検出する。前記筒内圧センサ24の代わりに振動センサを用いてエンジン1の振動から検出するようにしてもよい。
In S4, the combustion state after the engine operation state switching control is detected as a combustion parameter related to the combustion state based on the change in the main ignition delay. Specifically, for example, the start timing of main combustion (combustion start crank angle CAign) is detected based on signals from, for example, the in-
尚、燃焼状態検出のための燃焼パラメータとして、メイン着火遅れの代わりに、熱発生率最大値(dq/dθ)max或いは熱発生率最大値のクランク角度CA(dq/dθ)maxを用いてもよく、メイン着火遅れも含めたこれら燃焼パラメータのうちの少なくとも1つを用いて燃焼状態を検出すればよい。前記熱発生率は、筒内圧センサ24で検出される筒内圧とモータリング時の筒内圧(予め計測して得られる既知の値)とから公知の方法によって算出できる(例えば、特開平7−180645号公報参照)。
As a combustion parameter for detecting the combustion state, instead of the main ignition delay, the maximum heat generation rate (dq / dθ) max or the maximum heat generation rate crank angle CA (dq / dθ) max may be used. The combustion state may be detected using at least one of these combustion parameters including the main ignition delay. The heat generation rate can be calculated by a known method from the in-cylinder pressure detected by the in-
S5では、ECU20からの噴射指令により燃料噴射弁9から燃焼室に噴射された実際のパイロット噴射量Qprealを算出する。具体的には、図5に示すような予め実験等により計測し記憶させたパイロット噴射量とメイン着火遅れとの関係を示すグラフにおいて、S4で検出した燃焼開始クランク角度CAign(メイン着火遅れ)に対応するパイロット噴射量を、実際のパイロット噴射量Qprealとする。
In S5, the actual pilot injection amount Qpreal injected from the fuel injection valve 9 into the combustion chamber is calculated by an injection command from the
尚、燃焼パラメータとして、メイン着火遅れの代わりに、熱発生率最大値(dq/dθ)max或いは熱発生率最大値のクランク角度CA(dq/dθ)maxを用いた場合も同様で、予め実験等から得られる図6に示すようなパイロット噴射量と熱発生率最大値(dq/dθ)maxとの関係を示すグラフ、或いは、図7のようなパイロット噴射量と熱発生率最大値クランク角度CA(dq/dθ)maxとの関係を示すグラフから、実際のパイロット噴射量Qprealを求めればよい。 The same applies when the heat generation rate maximum value (dq / dθ) max or the maximum heat generation rate crank angle CA (dq / dθ) max is used as the combustion parameter instead of the main ignition delay. 6 is a graph showing the relationship between the pilot injection amount and the maximum heat generation rate (dq / dθ) max as shown in FIG. 6, or the pilot injection amount and the maximum heat generation rate crank angle as shown in FIG. The actual pilot injection amount Qpreal may be obtained from a graph showing the relationship with CA (dq / dθ) max.
S6では、S5で検出した実際のパイロット噴射量Qprealと、エンジン運転状態に応じてECU20により算出した目標パイロット噴射量Qpoとの差を算出し、この算出結果を経時変化によるパイロット噴射量のずれ量として記憶する。
In S6, the difference between the actual pilot injection amount Qpreal detected in S5 and the target pilot injection amount Qpo calculated by the
S7で、パイロット噴射量判定フラグFpをFp=0にセットし、パイロット噴射量検出制御を終了する。 In S7, the pilot injection amount determination flag Fp is set to Fp = 0, and the pilot injection amount detection control is ended.
その後、記憶したずれ量をパイロット噴射量の補正値として、実際のパイロット噴射量Qprealが算出した目標パイロット噴射量Qpoに一致するよう、燃料噴射弁9に出力するパイロット噴射量指令値を前記補正値に基づいて補正して燃料噴射制御を行う。 Thereafter, using the stored deviation amount as a correction value for the pilot injection amount, the pilot injection amount command value output to the fuel injection valve 9 is set to the correction value so that the actual pilot injection amount Qpreal matches the calculated target pilot injection amount Qpo. Based on the above, fuel injection control is performed.
かかる本実施形態の構成によれば、パイロット噴射の変化に対する燃焼状態の感度を大きくできるので、パイロット噴射量の目標噴射量に対するずれ量を精度よく検出できる。また、パイロット噴射量検出を、アクセル開度減少時に行うことで、噴射量検出制御移行によるトルク変動を抑制できトルクショックを低減できると共に、燃料噴射量が少ない条件であるため排気への影響を小さくでき、排気の悪化を抑制できる。 According to the configuration of the present embodiment, since the sensitivity of the combustion state with respect to the change of the pilot injection can be increased, the deviation amount of the pilot injection amount with respect to the target injection amount can be accurately detected. In addition, by performing pilot injection amount detection when the accelerator opening is reduced, torque fluctuation due to the injection amount detection control shift can be suppressed, torque shock can be reduced, and since the fuel injection amount is low, the effect on exhaust is reduced. It is possible to suppress the deterioration of exhaust.
尚、上記実施形態では、エンジン運転状態の切換えを、吸気圧を下げることで行う構成を示したが、吸気温度を下げる等して筒内温度を強制的に下げてエンジン運転状態の切換えを行う構成としてもよい。 In the above-described embodiment, the engine operating state is switched by lowering the intake pressure. However, the in-cylinder temperature is forcibly lowered by, for example, lowering the intake air temperature to switch the engine operating state. It is good also as a structure.
1 エンジン
3 ターボ過給機
5 吸気絞り弁
9 燃料噴射弁
14 アクチュエータ
20 ECU
21 クランク角センサ
22 アクセル開度センサ
24 筒内圧センサ
25 吸気圧センサ
1
21
Claims (7)
パイロット噴射量の目標噴射量からのずれ量を検出する際に、前記パイロット噴射量の変化に対する燃焼状態の変化の度合いが大きいエンジン運転状態に切換えてから、前記燃焼状態に基づいて前記ずれ量を検出する構成としたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 In an internal combustion engine capable of fuel injection control for performing main injection after pilot injection,
When detecting the amount of deviation of the pilot injection amount from the target injection amount, after switching to an engine operating state where the degree of change in the combustion state relative to the change in the pilot injection amount is large, the amount of deviation is determined based on the combustion state. A control device for an internal combustion engine, characterized by being configured to detect.
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